AVANÇO DA ROBÓTICA COM GARRAS LEVES FABRICADAS USANDO MANUFATURA ADITIVA: UMA SOLUÇÃO SUSTENTÁVEL
Por Dennis Nier, desenvolvimento de negócios de manufatura aditiva DACH da Siemens Digital Industries Software.
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No vasto cenário da robótica industrial, um componente frequentemente esquecido desempenha um papel fundamental na definição da eficiência e sustentabilidade dessas maravilhas mecânicas: a garra do robô. Tradicionalmente feitas de metais pesados, essas garras são há muito tempo foco da engenharia, pois consomem energia e recursos excessivos em sua operação. No entanto, uma transformação impulsionada pelo advento de técnicas leves da manufatura aditiva (MA) está acontecendo, e dando início a uma nova era de soluções de robótica sustentáveis.
Garra robótica leve. Divulgação: Siemens
Considere a magnitude da implantação de robôs em todo o mundo, com mais de 3,5 milhões de unidades em operação e o número impressionante de mais de 500 mil novos robôs entrando no mercado a cada ano. Cada uma dessas máquinas exige garras adaptadas às suas tarefas exclusivas, apresentando uma oportunidade significativa para a mitigação do impacto ambiental. Com a adoção da manufatura aditiva leve, podemos revolucionar o design das garras e reduzir o consumo de energia e as emissões de dióxido de carbono. Ao eliminar o peso desnecessário das garras dos robôs, permitimos, efetivamente, que essas máquinas operem de forma mais eficiente. Isso não apenas gera economia imediata de energia, mas também promove uma cultura de inovação, permitindo que a adoção dos últimos avanços de design das garras para melhorar o seu desempenho e a sua funcionalidade.
Garra robótica leve. Divulgação: Siemens
No centro dessa revolução está a sinergia entre as ferramentas de design avançado e as tecnologias de manufatura aditiva. Com o uso de otimização da topologia totalmente associativa, facilitada por software de ponta como o Siemens NX Additive Manufacturing, os fabricantes podem integrar perfeitamente os princípios de design leve em seus processos de fabricação de garras. Essa abordagem não apenas acelera a fase de projeto, mas também fornece aos trabalhadores a agilidade para fazer modificações em tempo real, garantindo o desempenho ideal em ambientes industriais dinâmicos.
Só na indústria automotiva, estima-se que existem mais de um milhão de robôs em fábricas ao redor do mundo. Muitos desses robôs estão levantando e posicionando peças de difícil manuseio por humanos ou peças que precisam ser colocadas repetidamente em uma posição precisa. Em muitos casos, as garras dos robôs pesam mais do que as peças que estão sendo movimentadas. Isso ocorre com peças que movem objetos maiores e mais leves, como painéis de placa metálica. Muitas empresas automotivas já perceberam que essas células robóticas são boas candidatas para garras leves de robôs.
A otimização da topologia, um aspecto fundamental dessa metodologia, permite que os projetistas identifiquem a distribuição de material mais eficiente dentro das estruturas das garras, minimizando assim o peso sem comprometer a resistência ou a funcionalidade. Com a engenharia de design generativo, podemos agilizar a produção de garras com menos peças, impressas em materiais não metálicos, resultando em redução significativa de custo e tempo. Com isso, o futuro promete avanços ainda maiores em automação e eficiência.
Combinada à manufatura aditiva, a integração de ferramentas de simulação, como o Siemens Tecnomatix Process Simulate, desempenha um papel fundamental na quantificação das implicações ambientais e de custo das iterações de design das garras. Ao calcular com precisão o consumo de energia e as emissões de CO2, os fabricantes podem tomar decisões melhores, que priorizam a sustentabilidade sem sacrificar a eficiência operacional. Esses benefícios tangíveis ressaltam o poder transformador das garras leves na promoção de práticas de manufatura sustentável em escala global. As garras leves de robôs fabricadas usando manufatura aditiva representam mais do que apenas um avanço tecnológico; elas ajudam a promover a sustentabilidade e a eficiência na robótica industrial.
Se pensarmos em uma única célula robótica em uma fábrica automotiva e reduzirmos o peso da garra, isso pode aumentar a eficiência ainda mais. Por exemplo, quando uma fábrica é preparada para o próximo trabalho, é possível mover os robôs maiores que consomem mais energia para áreas onde sua força é necessária e usar robôs menores para substituí-los. Se então multiplicarmos essa economia considerando cada robô na fábrica e em cada fábrica ao redor do mundo, uma única empresa, dependendo do seu tamanho, pode fazer economias significativas no uso de energia e emissões de CO2.
Ao aproveitar o poder coletivo de ferramentas de design inovadoras e técnicas da manufatura aditiva, não estamos apenas otimizando o consumo de energia e reduzindo as emissões de carbono, mas também promovendo um futuro mais ambientalmente consciente para a robótica. À medida que continuamos expandindo os limites da possibilidade, vale lembrar que mesmo os menores componentes podem ter uma influência tremenda na promoção de um mundo mais sustentável.
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